KR20110028023A - 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동을 조정하여 턴디쉬 내부 용강의 와류현상을 억제하고 연속 주조몰드로의 슬래그 유입을 효과적으로 차단하여 제품의 품질 저하를 방지할 수 있도록 한 와류 억제에 의한 슬래그 유입 방지장치를 제공하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 턴디쉬 내의 용강에 함유된 슬래그가 와류작용에 의해 턴디쉬 하부의 침지노즐로 유입되는 것을 방지하는 장치에 있어서; 턴디쉬 내부 용강에 잠기도록 설치되되 하단부는 침지노즐 출구측 상부에 위치하도록 설치되는 중심축과, 상기 중심축상에 축방향을 따라 이격형성되는 복수개의 와류억제판과, 상기 중심축 하단부에 승강 가능하게 설치되어 용탕면의 강하에 따른 하강시 상기 턴디쉬 내부의 슬래그가 침지노즐로 유입되지 못하도록 상기 침지노즐 입구를 막게되는 마개를 포함하되, 상기 복수개의 와류억제판은 홀수층 및 짝수층에 따라 서로 다른 방향을 날개를 가지는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치를 제공한다.

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Description

턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치{Device for Preventing Vortex of Morten Steel in Tundish}

본 발명은 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 제철공정(제강 및 연속주조)에서 턴디쉬(Tundish) 내의 용강 유동을 조정함으로써 와류 작용이 최대한 억제되도록 하여 턴디쉬 내의 슬래그(Slag)가 하부의 침지노즐을 통해 연속 주조몰드로 유입되는 것을 방지하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 도 1에 도시된 바와 같이 제철공정에서 정련된 용강을 연속주조 하는 과정은, 래이들(ladle)(13)에 저장된 용강은 쉬라우드 노즐(14)을 통하여 턴디쉬(7)로 주입되고, 이어서 턴디쉬(7) 내의 용강이 침지노즐(9)을 통해 상기 주조몰드(11)로 유입되며, 이어서 주조몰드(11)로 유입된 용강이 냉각 응고되는 과정으로 이루어진다.

위 과정에서 침지노즐(9)을 통해 주조몰드(11)로 유입되는 용강의 양은 턴디쉬(7) 하부에 설치된 슬라이딩 게이트(10)의 동작에 의하여 제어되고, 유입된 용강은 주조몰드 내에서 응고가 개시되며, 이를 주조몰드의 하부로 압연한 후 살수 냉각에 의하여 완전히 응고된 주편으로 제조하게 된다.

이 때, 용강이 저장된 래이들(13)에서 용강을 다 배출한 후 다른 래이들과의 교환 중에는 턴디쉬(7) 내의 탕면이 일시적으로 강하함에 따라 탕면이 낮아지게 되고, 이 경우 침지노즐(9) 근처에서 와류가 발생되며, 이 와류 현상으로 인하여 턴디쉬(7) 내 용강 상층부의 슬래그가 주조몰드(11) 내로 혼입되어 주편의 불량률이 증가하게 된다.

한편, 한국공개특허 2004-0034212호(이하, '종래기술1' 이라한다)에는 상기한 와류 현상으로 인한 문제점을 해소하기 위한 기술이 개시되어 있다.

도 2를 참조하면, 종래기술1은 스크류봉(21)을 턴디쉬 상부에 삽입 고정시키고 체크볼(5)을 스크류봉(21)에 삽입시켜 용강의 탕면에 부유되면서 그 수위를 따라 하강하도록 하여, 용강의 배출완료시점에서는 체크볼이 턴디쉬(7) 하부의 침지노즐(9)을 폐쇄하도록 하고 있다.

그러나, 상기 스크류봉(21) 설치 시 탕면이 하강하여 슬래그 층이 유입되는 상황에서는 체크볼에 의해 턴디쉬 출구를 폐쇄함으로써 더 이상 침지노즐 측으로의 슬래그 유입은 막을 수 있으나, 체크볼에 의해 턴디쉬 출구가 폐쇄되기 전까지는 와류발생을 완전히 차단하지 못하므로 슬래그 층이 와류현상으로 배출되는 문제가 발생하는 단점이 있다.

즉, 용강의 점성이 강해서 체크볼에 의해 턴디쉬 출구가 폐쇄되기 전까지는 침지노즐 근처에서 발생한 와류 현상으로 인해 턴디쉬(7)내 용강 상층부의 슬래그가 주조몰드(11) 내로 혼입되어 주편의 불량이 발생하게 되는 문제점이 있다.

한편, 상기한 문제점을 해결하기 위한 또 다른 종래의 기술로는 한국등록특 허 특0170045호(이하, '종래기술2' 라 한다)가 있다.

도 3은 종래기술2에 따른 와류억제장치를 나타낸 부분 절개 사시도로서, 종래기술2의 와류억제장치는 턴디쉬 바닥(16)에 설치된 노즐(17)의 축 위쪽에 자리잡은 배플판(15)과, 상기 노즐(17)의 축에 대하여 방사상으로 연장된 4개의 디바이더로 구성된다. 상기 노즐(17)은 턴디쉬 바닥(16)의 상부면과 같은 높이로 노즐 입구(18)로부터 길게 하방으로 연장되면서 중심에 위치된 방출부(19)와 이 턴디쉬 바닥(16)의 외부면이나 하부까지 연통되는 노즐 출구(20)를 가진다.

이에 따라 와류억제장치를 구성하는 배플판(15)은 턴디쉬 내부에 수용된 용강내에 임의 방향의 흐름으로 부터 노즐 방출부를 분리하게 되고, 이에 따라 노즐(17)에 인접한 용강흐름이 디바이더에 의해 조절되어져 노즐(17)에 방사상으로 접근하게 됨에 따라 상기 노즐에는 연속적으로 장치의 외주로부터 용기의 바닥을 따라 수평으로 액체 용강의 느린 유동에 의해 연속적으로 공급된다.

그러나 이와 같은 종래기술2에 따르면, 배플판과 디바이더의 형성에 따른 용강의 느린 유동으로 인해 배출되는 유량의 문제가 발생되며, 와류억제장치 바깥쪽으로부터의 와류현상이 연결되어 슬래그가 하부의 침지노즐을 통해 연속 주조몰드로 유입되는 문제가 있다.

특히, 종래기술2에 따르면, 전술한 종래기술1에 개시된 턴디쉬 출구를 폐쇄할 수 있는 체크볼과 같은 구성요소가 구비되어 있지 않으므로, 탕면이 하강하여 슬래그 층이 유입되는 상황에서도 출구 폐쇄를 하지 못하는 문제점이 있다.

결국, 종래기술1 및 종래기술2에 따르면, 턴디쉬 내의 슬래그(Slag)가 하부 의 침지노즐을 통해 연속 주조몰드로 유입되는 것을 방지하는데에 있어 많은 문제점을 안고 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 유동을 조정하여 턴디쉬 내부 용강의 와류현상을 억제하고 연속 주조몰드로의 슬래그 유입을 효과적으로 차단하여 제품의 품질 저하를 방지할 수 있도록 한 와류 억제에 의한 슬래그 유입 방지장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 턴디쉬 내의 용강에 함유된 슬래그가 와류작용에 의해 턴디쉬 하부의 침지노즐로 유입되는 것을 방지하는 장치에 있어서; 턴디쉬 내부 용강에 잠기도록 설치되되 하단부는 침지노즐 출구측 상부에 위치하도록 설치되는 중심축과, 상기 중심축상에 축방향을 따라 이격형성되는 복수개의 와류억제판과, 상기 중심축 하단부에 승강 가능하게 설치되어 용탕면의 강하에 따른 하강시 상기 턴디쉬 내부의 슬래그가 침지노즐로 유입되지 못하도록 상기 침지노즐 입구를 막게되는 마개를 포함하되, 상기 복수개의 와류억제판은 홀수층 및 짝수층에 따라 서로 다른 방향을 날개를 가지는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치가 제공된다.

본 발명에 따르면 연속주조 공정 말기에 턴디쉬 내부의 용강만으로 주조 작업이 이루어질 때 턴디쉬 내부 용강의 와류작용을 최대한 억제시켜 용강의 상부에 부유되던 슬래그의 주조몰드로의 유출을 방지함으로써 주편의 불량률을 감소시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부도면 도 4 내지 도 7을 참조하며 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 턴디쉬 와류억제장치가 적용된 연속 주조 공정을 나타낸 개략도이고, 도 5는 도 4의 와류억제장치의 사시도이며, 도 6은 도 5의 와류억제판을 별도로 나타낸 상세 사시도이고, 도 7은 도 5의 마개를 별도로 나타낸 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명은 턴디쉬(7) 내의 용강(8)에 함유된 슬래그(12)가 와류작용에 의해 턴디쉬(7) 하부의 침지노즐(9)로 유입되는 것을 방지하는 턴디쉬(7) 내 용강(8)의 와류억제장치로서, 턴디쉬(7) 내부 용강(8)에 잠기도록 설치되되 하단부는 침지노즐(9) 출구측 상부에 위치하도록 설치되는 중심축(1)과, 상기 중심축(1)상에 축방향을 따라 이격형성되는 복수개의 와류억제판(4)과, 상기 중심축(1) 하단부에 승강 가능하게 설치되어 용탕면의 강하에 따른 하강시 상기 턴디쉬(7) 내부의 슬래그(12)가 침지노즐(9)로 유입되지 못하도록 상기 침지노즐(9) 입구를 막게되는 마개(6)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 복수개의 와류억제판(4)은 홀수층 및 짝수층에 따라 서로 다른 방향을 날개(2)를 가지게 된다.

그리고, 상기 와류억제판(4)은, 원형의 외곽틀과, 상기 외곽틀 내주면으로부터 대략 외곽틀 중심방향으로 형성되는 복수개의 날개(2)와, 상기 날개(2) 중앙부 에 중심축(1)이 삽입될 수 있도록 형성되는 축삽입공을 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 날개(2)는 와류억제판(4)의 상부에서부터 하부까지 하향 경사지게 형성되며, 상기 날개(2)는 외곽틀의 두께를 벗어나지 않도록 형성된다.

그리고, 상기 턴디쉬(7) 외부로부터 연결된 중심축(1)의 하단은 상기 마개(6)가 침지노즐(9) 입구를 막을때에 중심축(1)에서 이탈하지 않을 정도의 간격을 두고 설치된다.

한편, 상기 마개(6)는 침지노즐(9) 입구와의 완전한 밀폐를 위해 테이퍼지게 형성된다. 즉, 상광하협 구조로서 외주면이 경사각을 갖도록 형성된다.

그리고, 상기 마개(6)는 그 비중이 슬래그(12)보다는 크고 용강(8)보다는 작은 값을 갖도록 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.

래이들(ladle)(미도시, 도 1 참조)에 저장된 용강(8)은 쉬라우드 노즐(미도시, 도 1 참조)을 통하여 턴디쉬(7)로 주입되고, 이어서 턴디쉬(7) 내의 용강(8)이 침지노즐(9)을 통해 상기 주조몰드(11)로 유입되며, 이어서 주조몰드(11)로 유입된 용강(8)이 냉각 응고되는 과정으로 이루어진다.

위 과정에서 침지노즐(9)을 통해 주조몰드(11)로 유입되는 용강(8)의 양은 턴디쉬(7) 하부에 설치된 슬라이딩 게이트(10)의 동작에 의하여 제어되고, 유입된 용강은 주조몰드(11) 내에서 응고가 개시되며, 이를 주조몰드(11)의 하부로 압연한 후 살수 냉각에 의하여 완전히 응고된 주편으로 제조하게 된다.

한편, 용강이 저장된 래이들에서 용강을 다 배출한 후 다른 래이들과의 교 환 중에는 턴디쉬(7) 내의 탕면이 일시적으로 강하함에 따라 탕면이 낮아지게 되고, 이 경우 침지노즐(9) 근처에서 와류가 발생되며, 이러한 와류 현상이 발생하면 턴디쉬(7) 내 용강 상층부의 슬래그(12)가 주조몰드(11) 내로 혼입되어 주편의 불량률이 증가하게 된다.

이때, 본 발명은 턴디쉬(7) 내부 용강(8)에 잠긴 중심축(1)에 용강 내 와류발생을 억제할 수 있도록 다른 방향의 날개(2)를 가진 와류억제판(4)이 층 구조로 이격 설치되어 있으므로, 와류 현상을 최대한 억제시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 용강(8)이 침지노즐(9)로 유입 될 때 상부로 와류현상이 발생되는 지점에 와류억제판(4)이 구비되어 와류 현상을 억제할 수 있다.

특히, 상기 와류억제판(4)은 와류를 억제할 수 있는 복수개의 날개(2)를 구비하되, 상기 날개(2)의 방향은 침지노즐(9) 입구로부터 홀수층과 짝수층에 따라 서로 반대 방향으로 형성된다(도 6 참조). 이는 용강(8) 내부의 상태에 따라 와류 현상이 어느 방향으로 발생되더라도 와류의 방향과 반대 방향의 날개(2)를 갖는 와류억제판(4)에 의해 와류 현상이 방지될 수 있도록 하기 위함이다.

한편, 침지노즐(9) 입구와 와류억제판(4) 사이에 중심축(1)을 기준으로 탕면에 따라 승강이 가능한 마개(6)가 설치되어 탕면이 현저하게 낮아져 슬래그 층이 유입될 상황이 되었을 때에는 마개(6)가 슬래그의 침지노즐(9)로의 유입에 앞서 상기 마개(6)가 먼저 침지노즐(9)의 입구를 막음으로써, 슬래그(12)의 주조몰드(11)로의 유입을 막아주게 된다.

도 4는 마개(6)가 탕면으로 떠오르려고 하나 중심축(1) 맨 아래쪽 위치에 고 정된 와류억제판(4)에 의해 더 이상 떠오르지 못하고 있는 상태를 보여주고 있는 바, 탕면이 현저히 낮아지면 마개(6)는 도 4의 원 안에 도시한 바와 같이 탕면과 함께 강하하여 침지노즐(9)의 입구를 막게 된다.

이와 같이 작용하는 본 발명의 와류억제장치에서 중심축(1)의 길이는 마개(6)가 침지노즐(9) 입구를 막았을 때에도 중심축(1)에서 분리되지 않도록 적절한 길이로 설정 되어야 한다.

즉, 중심축(1)의 하단부는 침지노즐(9) 입구로부터 적절한 거리(D)를 유지하도록 설치되어, 용강(8)의 탕면을 따라 마개(6)가 하강하더라도 중심축(1)을 이탈하지 않아야 하는 것이다.

또한, 와류억제판(4)은 적절한 간격으로 설정되어야 한다. 와류억제판(4)의 수는 많을수록 와류억제에 효과적이겠지만 유체의 특성에 따라 적절한 수로 설치되어야 한다.

한편, 상기 날개(2)의 수는 많이 설정되는 것이 와류현상을 최대한 억제 시키겠지만 턴디쉬(7) 내의 용강 유동 방향이 원활하지 못할 수 있기 때문에 적절한 날개의 수를 마련하여야 한다. 날개(2)의 배치간격은 360°와 날개 수의 비로 설정되어야 한다.

그리고, 도 7을 참조하면 상기 마개(6)의 내부지름은 중심축(1)의 외부지름 보다 크게 설정되어 탕면에 따라 원활하게 상승 하강이 가능 하여야 한다. 또한, 마개(6)와 침지노즐(9) 입구와의 완전한 밀폐를 위해 적합한 경사각으로 설치되어야 한다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예들로 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한 여러가지 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능함은 물론이다.

따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예들로 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명에 따르면 연속주조 공정 말기에 용강의 유동을 조정하여 턴디쉬 내부 용강의 와류현상을 억제하고 연속 주조몰드로의 슬래그 유입을 효과적으로 차단하여 주편의 불량률을 낮추어 제품의 품질 저하를 방지할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 높은 발명이다.

도 1은 일반적인 연속 주조 공정을 나타내는 개략도

도 2는 종래의 턴디쉬 와류 및 슬래그 혼입방지장치 상태도

도 3은 종래의 턴디쉬 용강의 와류 억제장치 사시도

도 4는 본 발명에 따른 턴디쉬 와류억제장치가 적용된 연속 주조 공정을 나타낸 개략도

도 5는 도 4의 와류억제장치의 사시도

도 6은 도 5의 와류억제판을 별도로 나타낸 상세 사시도

도 7은 도 5의 마개를 별도로 나타낸 사시도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1: 중심축 2: 날개

3: 외곽틀 4: 와류억제판

6: 마개 7: 턴디쉬

8: 용강 9: 침지노즐

10: 슬라이딩 게이트 11: 주조 몰드

12: 슬래그

Claims (6)

1. 턴디쉬 내의 용강에 함유된 슬래그가 와류작용에 의해 턴디쉬 하부의 침지노즐로 유입되는 것을 방지하는 장치에 있어서;

   턴디쉬 내부 용강에 잠기도록 설치되되 하단부는 침지노즐 출구측 상부에 위치하도록 설치되는 중심축과,

   상기 중심축상에 축방향을 따라 이격형성되는 복수개의 와류억제판과,

   상기 중심축 하단부에 승강 가능하게 설치되어 용탕면의 강하에 따른 하강시 상기 턴디쉬 내부의 슬래그가 침지노즐로 유입되지 못하도록 상기 침지노즐 입구를 막게되는 마개를 포함하되,

   상기 복수개의 와류억제판은 홀수층 및 짝수층에 따라 서로 다른 방향을 날개를 가지는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 와류억제판은,

   원형의 외곽틀과, 상기 외곽틀 내주면으로부터 대략 외곽틀 중심방향으로 형성되는 복수개의 날개와, 상기 날개 중앙부에 중심축이 삽입될 수 있도록 형성되는 축삽입공을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 날개는 와류억제판의 상부에서부터 하부까지 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 날개는 외곽틀의 두께를 벗어나지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 턴디쉬 외부로부터 연결된 중심축의 하단은 상기 마개가 침지노즐 입구를 막을때에 중심축에서 이탈하지 않을 정도의 간격을 두고 설치됨을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 마개는 침지노즐 입구와의 완전한 밀폐를 위해 테이퍼지게 형성된 것을 특징으로 하는 턴디쉬 내 용강의 와류 억제장치.

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